某垃圾填埋场堆体整形设计及稳定性分析

何小亮

(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710065)

某垃圾填埋场20世纪80年代以前为当地的灰岩矿区，经过多年开采形成了面积约21万 m2，深度约30 m的矿坑。20世纪80年代起，该矿坑主要作为生活垃圾填埋场堆填生活垃圾。填埋场先后经过两次建设，目前总占地395亩(包括填埋库区以及辅助设施占地)，分1#、2#两个填埋库区。1#库区建于1987年，2#库区于2003年扩建形成，并投入使用。填埋场总库容为550万 m3，日处理垃圾量600 t，目前累计接纳了生活垃圾800万 m3。由于受当时经济、技术等条件限制，该填埋场存在诸多缺陷，给周围环境造成了较大影响，政府管理部门拟将其作为环境治理重点项目进行封场和生态修复治理。

本文依据场地工程地质条件，结合垃圾堆体现状，按照堆体整形技术要求，对垃圾堆体进行整形设计，并对整形后的堆体稳定性进行计算分析，结果显示整形后的垃圾堆体稳定性安全系数均满足规范要求[1-3]。

1 垃圾堆体现状描述

2 垃圾堆体整形设计

根据堆体整形原则，整形后堆体应满足稳定性要求和排水要求。为保证垃圾堆体的稳定性和封场后便于绿化景观工程的总体实施，有必要先对不满足稳定和封场要求的填埋堆体边坡有针对性地采取工程方案进行整形修复，以满足封场规范要求。该垃圾堆体整形设计包括：堆体顶部平台修整、堆体坡脚修整、堆体侧坡修整、锚固平台修建。

堆体顶部平台修整：堆体顶部平台修整主要指顶部压实平整及不小于5%造坡，压实度按轻型压实度标准不低于0.90。

堆体坡脚修整：堆体坡脚修整主要结合四周锚固沟和渗沥液导排盲沟修建，进行污水排水及建筑垃圾、自然土回填压实，要求压实度按轻型压实度标准不低于0.90，平台宽度不小于5 m。

锚固平台修建：为了增加堆体的稳定性，根据地形及堆体形状设置锚固平台。根据现有地形，边坡高差每10.0 m 设置一道中间锚固平台，锚固平台宽4 m，主要用于锚固侧坡HDPE膜。

经计算，堆体修整垃圾挖填工程量汇总见表1。

表1 堆体修整工程量表

3 整形后垃圾堆体稳定性分析

填埋场的稳定性至关重要，是填埋场设计必须考虑的安全对策。因此，有必要对各种工况组合下堆体的稳定性进行综合分析，为工程采取相应的对策和措施提供依据。

根据《生活垃圾卫生填埋场岩土工程技术规范》(CJJ176-2012)，针对填埋场封场后的稳定性分析主要着眼于垃圾堆体可能出现失稳隐患的边坡。

3.1 堆体边坡等级的确定

根据《生活垃圾卫生填埋场岩土工程技术规范》(CJJ176-2012)，垃圾堆体边坡工程根据坡高及可能造成后果的严重性等因素确定边坡安全等级。本填埋场垃圾堆体最大堆高为H=56 m，因此本垃圾堆体边坡安全等级确定为二级(30 m≤H<60 m)，填埋场边坡抗滑稳定最小安全系数取值如表2所示。

表2 垃圾堆体边坡抗滑稳定最小安全系数

根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)[4]和《构筑物抗震设计规范》(GB50191-2012)[5]，本区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10 g，设计地震分组为第1组，设计特征周期值为0.35 s。

3.2 计算采用参数

由于垃圾堆体是逐年填埋后形成的，不同填埋龄期条件下强度参数有所差异。根据场地地勘报告，结合垃圾堆体特性，计算过程中按照填埋发展规律和填埋龄期区分垃圾堆体各层力学性质指标见表3。

表3 垃圾填埋场内土层抗剪强度指标值

3.3 稳定性分析方法及模型

本文运用国内外通用的极限平衡条分法对边坡(坝体边坡和垃圾体边坡)的稳定性进行分析。验算方法采用摩根斯坦- 普赖斯法(Morgenstern-Price)。

选取库区内最不利条件典型地质断面建立计算模型，典型不利断面分别为库区东侧垃圾堆体最大边坡和库区南侧垃圾堆体最大边坡，断面参照岩土工程地质勘查报告相关剖面。

3.4 分析计算结果

不同工况下垃圾堆体边坡稳定性分析结果见图1～图6。填埋场整体封场后，垃圾堆体在各个工况下最小安全稳定系数见表4。

图2 非常工况Ⅰ下东侧垃圾堆体边坡稳定性分析，k=1.402

图3 非常工况Ⅱ下东侧垃圾堆体边坡稳定性分析，k=1.143

图4 正常工况下南侧垃圾堆体边坡稳定性分析，k=1.589

图5 非常工况Ⅰ下南侧垃圾堆体边坡稳定性分析，k=1.500

图6 非常工况Ⅱ下南侧垃圾堆体边坡稳定性分析，k=1.185

表4 稳定性分析结果汇总表

由图1～图6及表4可知，各工况下，垃圾堆体稳定性安全系数均大于规范要求，因此，整体封场后垃圾堆体边坡在正常运行条件下和高水位、地震等非常运行条件下均满足整体稳定性的安全要求。

考虑到稳定分析计算结果中，封场整坡后填埋场边坡在高水位及地震情况下的安全系数与规范要求值相近，且由前期研究得知，垃圾堆体中存在浸润线较高现象，故建议采取渗沥液导排措施处理，以提高垃圾堆体的长久安全稳定性。

4 结语

本文对垃圾堆体进行整形设计，并对整形后的堆体稳定性进行分析计算，结论包括：

(1)整体封场后垃圾堆体边坡在正常运行条件下和高水位、地震等非常运行条件下均满足整体稳定性的安全要求。

(2)考虑垃圾填埋场的实际情况，建议采取渗沥液导排措施处理，以提高垃圾堆体的长久安全稳定性。

以上结论可供本垃圾填埋场后期建设决策使用，也可为其他类似工程提供参考。